KR102681096B1 - 3차원 고종횡비 초미세 생체조직칩 및 이의 제조방법 - Google Patents

3차원 고종횡비 초미세 생체조직칩 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고종횡비 초미세 금형 사출(high aspect-ratio, ultra-fine injection molding) 기술 및 이를 이용한 3차원 초미세 생체조직칩(3D ultra-fine tissue chips)의 제조방법에 관한 것으로, 상기 3차원 초미세 생체조직칩 제조방법은 포토리소그래피 공정을 수행하여 기판 상에 폐곡선을 형성하는 테두리부, 상기 테두리부 내부에 위치하고 서로 이격된 제1 챔버부와 제2 챔버부 그리고 상기 제1 및 제2 챔버부 사이에서 이들을 연결하는 채널부를 구비하는 포토레지스트 패턴을 형성하여 몰드를 제작하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴 상에 금속 시드층을 형성하는 단계, 상기 금속 시드층 상에 전주 도금층을 형성하는 단계, 상기 금속 시드층 및 상기 전주 도금층을 상기 몰드로부터 분리하여 스탬프를 형성하는 단계, 및 상기 스탬프를 금형에 결합하여 초미세유체 레이어를 사출성형하는 단계를 포함한다.

Description

3차원 고종횡비 초미세 생체조직칩 및 이의 제조방법{3D high aspect-ratio, ultra-fine tissue chips and manufacturing method thereof}
본 발명은 고종횡비 초미세 금형 사출(high aspect-ratio, ultra-fine injection molding) 기술 및 이를 이용한 3차원 초미세 생체조직칩(3D ultra-fine tissue chips)의 제조방법에 관한 것이다.
3차원 고종횡비 초미세 구조는, 생체 외 세포 배양조건 조절에 유리하고, 세포간 신호 전달물질의 손실을 최소화하는 초미세채널 및 생리학적으로 적합한 다세포 공배양 환경을 구현하기 위한 3차원 미세구조를 포함한 생체조직칩의 핵심 구성요소이다.
기존의 생체조직칩 제작에는 MEMS(Micro-electro mechanical system) 공정 기술로 제작된 광반응 폴리머 몰드로 초미세 구조를 제작하고 PDMS(Polydimethylsiloxane) 등의 탄성체(엘라스토머) 소재를 이용하여 초미세 구조를 복제하는 소프트 리소그래피(Soft-lithography) 방법으로 생체조직칩을 제작하였으나, 탄성체의 특성에 기인한 제작 환경에 민감한 공정, 사용 유체와의 반응에 의한 치수 변형, 표면 특성 변화, 장시간의 성형, 건조 공정으로 인한 칩 제작 소요시간 증가, 몰드와의 탈착 과정 중 패턴 손상 및 치수 오차 발생, 접합 공정에서의 변형, 장기안정성 약화 등으로 재현성 특성을 갖는 제품의 대량 생산에 부적합한 문제점이 존재한다.
또한, 탄성체 기반의 소프트 리소그래피 방법은 비탄성 플라스틱에 비해 기계적 강도가 작기 때문에 미세 구조물이나 종횡비(aspect ratio)가 큰 구조물을 성형할 때, 고압이 가해지거나 넓은 면적을 형성할 때, 탄성체 칩 구조가 변형되어 원하는 형상을 얻기 어렵다.
뿐만 아니라, 다양한 유기용매(organic solvent)의 흡수에 의한 팽창(swelling) 혹은 변형되는 특성을 가지고 있어 실험에 사용할 수 있는 시약의 종류가 제한된다는 단점이 있다.
따라서, 종래의 탄성체 기반 생체조직칩 제작 방법의 단점을 극복하기 위해, 최근에는 CNC로 가공한 금형을 이용한 사출 기법을 적용한 비탄성 플라스틱칩 제작 기술이 도입되고 있으며, 비탄성 플라스틱의 우수한 기계적 특성으로 인해 높은 치수 정밀도, 낮은 치수 오차, 고압 접합공정 가능, 높은 종횡비 구조물 제작이 가능하며, 생산 속도가 빠르고 생산 단가가 저렴하여 대량생산에 유리한 점 등의 다양한 기술적, 경제적 장점을 지닌다.
그러나, 기존 CNC 가공 기술을 이용한 금속 금형 제작 방법은 높은 초기 금형 제작 비용으로 인해, 소량 생산 시 생산 효율성이 떨어지고, 제품(사출품)의 수정 및 변경이 다소 제한적이며, 특히, 기계적 방식을 통한 금속 절삭, 가공을 통해 초미세 금형을 제작할 경우, 수십 마이크로미터 이하 초미세 패턴 제작 시 치수 정밀도 한계, 초미세 금형 가공 비용의 증가 등의 한계점이 있다.
본 발명의 일 목적은 MEMS(Micro-electro mechanical system) 기술과 고종횡비 초미세 금형 사출 기술을 유기적으로 융합하여 정밀하고 재현성 있는 3차원 초미세 생체조직칩 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조나 사용 과정 중에 특성의 변화가 적은 비탄성 플라스틱으로 제조된 고종횡비 구조를 갖는 3차원 초미세 생체조직칩을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 초미세 생체조직칩 제조방법은 포토리소그래피 공정을 수행하여 기판 상에 폐곡선을 형성하는 테두리부, 상기 테두리부 내부에 위치하고 서로 이격된 제1 챔버부와 제2 챔버부 그리고 상기 제1 및 제2 챔버부 사이에서 이들을 연결하는 채널부를 구비하는 포토레지스트 패턴을 형성하여 몰드를 제작하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴 상에 금속 시드층을 형성하는 단계, 상기 금속 시드층 상에 전주 도금층을 형성하는 단계, 상기 금속 시드층 및 상기 전주 도금층을 상기 몰드로부터 분리하여 스탬프를 형성하는 단계, 및 상기 스탬프를 금형에 결합하여 초미세유체 레이어를 사출성형하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 금속 시드층은 Cr, Au, Ti, Ta, Pt, Ni, Cu, Al, Co 및 W 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 금속 시드층을 형성하는 단계는, 상기 몰드 상에 패턴이 형성된 쉐도우 마스크를 위치시키는 단계, 및 상기 쉐도우 마스크의 패턴에 의해 노출된 상기 몰드의 상면에 금속 시드층을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전주 도금층은 니켈(Ni) 또는 니켈 합금을 포함할 수 있으며, 전주 도금층을 형성하기 위한 전주 도금액은 예를 들면, 니켈 도금층의 경우, 술팜산니켈(Nickel Sulfamate, Ni(SO3NH2)2)을 주성분으로 하는 도금액을 사용할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전주 도금층은 역펄스 전류를 인가하여 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 역펄스 전류의 인가하여 전주 도금층을 형성하는 경우, 정방향 펄스 전류밀도는 0.02 내지 1.0 A/cm2 이고, 그리고 정방향 펄스 전류와 역방향 펄스 전류의 크기 비율은 1:2 내지 1:4 로 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 정방향 펄스 전류 인가시간은 2 내지 50 msec이고 상기 역방향 펄스 전류 인가시간은 0.1 내지 10 msec 이고, 상기 정방향 펄스 전류 인가시간과 역방향 펄스 전류 인가시간의 비율은 5:1 내지 10:1 이며, 상기 펄스 전류는 10 내지 1,000 Hz 의 주파수를 갖도록 제어할 수 있다. 또한, 전주 도금 시간은 30분 내지 5시간 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전주 도금층을 형성하는 단계에서, 상기 전주 도금층은 기판에 수직하게 성장될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전주 도금층의 두께는 100 내지 700 ㎛ 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 사출성형은 폴리스티렌(PS), 폴리 카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌 (PE), 폴리아미드(PA), 폴리옥시메틸렌(POM, 아세탈), 폴리염화 비닐 (PVC), 무정형 폴리올레핀 수지(COC) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 폴리머를 사용하여 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 초미세유체 레이어를 사출성형하는 단계에서 형성된 채널부는 5:1 이상의 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 초미세 생체조직칩은 폐곡선을 형성하는 테두리부, 상기 테두리부 내부에 위치하고, 서로 이격된 제1 챔버부와 제2 챔버부, 및 상기 제1 및 제2 챔버부 사이에서 이들을 연결하는 채널부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 채널부의 종횡비(Aspect ratio)는 5:1 이상일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 3차원 초미세 생체조직칩은 폴리스티렌(PS), 폴리 카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌 (PE), 폴리아미드(PA), 폴리옥시메틸렌(POM, 아세탈), 폴리염화 비닐 (PVC), 무정형 폴리올레핀 수지(COC) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 폴리머로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태로, 상기 3차원 초미세 생체조직칩을 포함하는 다중장기 생체조직 모사칩을 들 수 있다.
본 발명에 따르면, 테두리부, 제1 챔버부, 제2 챔버부 및 이들을 연결하는 채널부를 구비하는 포토레지스트 패턴이 형성된 고종횡비 초미세 몰드를 금속으로 복제하여 제작된 전주도금 스탬프 기술을 금형 사출 공정에 적용함으로써, 종래의 PDMS 탄성체 소재 기반의 초미세유체 제작 방법의 한계점을 보완할 수 있으며, 종래의 CNC 금형 가공 기반 고종횡비 초미세 제작 기술의 미세채널 패턴 정밀도 한계, 제작 비용 증가 등의 단점을 극복할 수 있다.
즉, 본 발명은 광반응 폴리머 소재의 초미세 패턴 몰드 제작, 전주도금 기술(Micro-Electroforming)을 이용한 초미세 전주도금 스탬프 제작, 초미세 전주도금 스탬프를 기반으로 한 금형 사출 공정으로, 비탄성 플라스틱으로 복잡하고 정교한 3차원 초미세 생체조직칩을 대량으로 제조할 수 있다.
특히, 본 발명의 전기화학적인 전주도금 기술을 이용한 초미세 전주도금 스탬프 기반의 금형 사출 공정은, 기계적인 금속 가공을 통한 금형 제작과는 달리, 광반응 폴리머 몰드의 3차원 초미세 패턴을 완벽하게 복제하여 치수 정밀도 한계점을 극복하여 정교한 초미세 형상의 제작이 가능하며, 포토레지스트 패턴과 동일한 전주도금 스탬프를 제작함으로써, 초기 금형 제작 비용을 감소시킬 수 있으며, 소량 시 생산 효율성 향상, 제품(사출품) 수정의 자유도 향상 등 기존의 CNC 가공 기술의 한계점을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 3차원 초미세 생체조직칩 제조기술은, 3차원 구조의 초미세유체 채널 및 배양 챔버를 포함하는 다층(multi-layer) 레이어로 구성된 다양한 생체조직 모사칩의 제작에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 초미세 생체조직칩 제조방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 전주 도금 파형에 따른 전주 도금층 성장 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전주 도금층의 두께에 따른 종횡비(Aspect ratio) 변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스탬프 형상을 나타낸 광학현미경 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 초미세 생체조직칩을 도시한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 초미세 생체조직칩 제조방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 3차원 초미세 생체조직칩 제조방법은 포토리소그래피 공정을 수행하여 기판 상에 폐곡선을 형성하는 테두리부(100), 상기 테두리부(100) 내부에 위치하고 서로 이격된 제1 챔버부(210)와 제2 챔버부(220) 그리고 상기 제1 및 제2 챔버부(210, 220) 사이에서 이들을 연결하는 채널부(300)를 구비하는 포토레지스트 패턴을 형성하여 몰드를 제작하는 단계(S100), 상기 포토레지스트 패턴 상에 금속 시드층을 형성하는 단계(S200), 상기 금속 시드층 상에 전주 도금층을 형성하는 단계(S300), 상기 금속 시드층 및 상기 전주 도금층을 상기 몰드로부터 분리하여 스탬프를 형성하는 단계(S400), 및 상기 스탬프를 금형에 결합하여 초미세유체 레이어를 사출성형하는 단계(S500)를 포함한다.
먼저, 포토리소그래피 공정을 수행하여 기판 상에 폐곡선을 형성하는 테두리부(100), 상기 테두리부(100) 내부에 위치하고 서로 이격된 제1 챔버부와 제2 챔버부(210, 220) 그리고 상기 제1 및 제2 챔버부(210, 220) 사이에서 이들을 연결하는 채널부(300)를 구비하는 포토레지스트 패턴을 형성하여 몰드를 제작하는 단계(S100)를 수행한다.
일 실시예에서, 상기 몰드는 포토레지스트 소재를 이용하여 포토리소그래피(photo-lithography) 기술을 통해 제작될 수 있다. 구체적으로, 상기 S100 단계는 기판 상에 포토레지스트 필름을 코팅한 후, 테두리부(100), 제1 및 제2 챔버부(210, 220), 채널부(300)를 구비하는 패턴이 형성된 포토 마스크를 배치하고 자외선을 가하는 포토리소그래피 공정을 통해 상기 패턴을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 포토레지스트 소재로는 SU-8, AZ5214E, AZ nLof 2070, AR-N 4400, HARE-SQ Epoxy Photoresist 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 포토레지스트 패턴 상에 금속 시드층을 형성하는 단계(S200)를 수행한다. 여기서, 상기 금속 시드층은 Cr, Au, Ti, Ta, Pt, Ni, Cu, Al, Co 및 W 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 상기 S200 단계는, 상기 몰드 상에 패턴이 형성된 쉐도우 마스크를 위치시키는 단계(S210), 및 상기 쉐도우 마스크의 패턴에 의해 노출된 상기 몰드의 상면에 금속 시드층을 증착하는 단계(S220)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 금속 시드층의 증착은 예를 들어, 스퍼터링법(Sputtering), 진공증발법(e-beam/thermal evaporation), 펄스레이저 증착(pulsed laser deposition, PLD) 등의 방법을 통해 수행할 수 있다. 또한, 상기 금속 시드층의 두께는 0.1 μm 내지 0.3 μm 일 수 있다.
상술한 것처럼, 본 발명은 패턴이 형성된 쉐도우 마스크를 이용하여 포토레지스트 패턴 상에 금속 시드층을 증착시키고 상기 포토레지스트 패턴과 동일한 패턴을 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 금속 시드층 상에 전주 도금층을 형성하는 단계(S300)를 수행한다.
일 실시예에서, 상기 전주 도금층은 전기화학적 방법인 전주도금 기술을 이용하여 금속 시드층 상에 형성될 수 있다. 상기 전주 도금층은 니켈(Ni) 또는 니켈 합금을 포함할 수 있고, 바람직하게는 니켈(Ni), 니켈-텅스텐 합금(Ni-W) 및 니켈-코발트 합금(Ni-Co) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전주 도금층을 형성하기 위한 전주 도금액은 예를 들면, 니켈 도금층의 경우, 술팜산니켈(Nickel Sulfamate, Ni(SO3NH2)2)을 주성분으로 하는 도금액을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 상기 전주 도금층은 역펄스 전류를 인가하여 형성할 수 있다. (도 2 참조) 상기 전주 도금층을 역펄스 전류를 인가하여 형성하는 경우, 도금 영역에 일정 두께의 도금층을 형성할 수 있고, 도금 대상 구조물의 요철(모서리) 부분에 불필요한 과도금(over-plating)을 방지할 수 있다. 상기 전주 도금층은 기판에 수직(vertical)하게 성장되며, 이로 인해 상기 S500 단계에서, 고종횡비 채널 구조를 포함하는 3차원 초미세 생체조직칩을 구현 가능하다.
하지만, 상기 전주 도금층을 DC 정류 도금 방법 또는 펄스 정류 도금 방법을 통해 형성하는 경우, 도 2에 나타나듯이, 도금층의 엣지, 코너 부분에 도금 두께가 증가하거나, 도금층이 등방성(isotropic)으로 성장하여 고종횡비 채널 구조를 구현할 수 없게 된다.
일 실시예에서, 전주 도금층 형성을 위한 역펄스 전류 도금 조건은, 정방향 펄스 전류의 전류밀도는 0.02 내지 1.0 A/cm2 이고, 정방향 펄스 전류와 역방향 펄스 전류의 크기 비율은 1:2 내지 1:4 일 수 있다. 정방향 펄스 전류 인가시간은 2 내지 50 msec이고 상기 역방향 펄스 전류 인가시간은 0.1 내지 10 msec, 바람직하게는 각각 10 msec 및 1 msec 이고, 펄스 주파수는 10 내지 1,000 Hz를 갖도록 제어될 수 있으며, 도금 시간은 15분 내지 10시간 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 정방향 펄스 전류 인가시간과 역방향 펄스 전류 인가시간의 비율은 약 5:1 내지 10:1 인 것이 바람직하며, 펄스 주파수는 30 내지 100 Hz, 도금 시간은 30분 내지 5시간인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 역펄스 전류 도금 조건은 기술된 범위 내에서 실시되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 고종횡비 채널 구조를 포함하는 3차원 초미세 생체조직칩을 제조하기 위해서, 상기 전주 도금층의 두께는 100 내지 700 ㎛ 인 것이 바람직하고, 200 내지 500㎛ 인 것이 가장 바람직하다. 상기 전주 도금층의 두께가 100 ㎛ 미만으로 너무 작으면 전주 도금층 분리시 안정성에 문제가 있으며, 700 ㎛를 초과하여 너무 두꺼우면 미세채널 구조가 막히는 미세채널 내 보이드(void) 등이 발생되는 문제점이 존재한다.
그러나, 이에 제한되는 것이 아니라, 상기 전주 도금층의 권장되는 두께는 금속 스탬프의 강도 및 플라스틱 사출용 몰드에서 요구되는 강도를 고려하여 정해질 수 있으며, 예를 들면, 3차원 생체조직칩 제작용 금속 스탬프의 두께는 약 300 ㎛ 이상이 권장된다.
상술한 것처럼, 상기 전주 도금층을 역펄스 전류를 인가하여 형성하고, 전주 도금층의 두께를 조절하여 3차원 초미세 생체조직칩의 채널부의 종횡비(Aspect ratio)를 조절 가능하며(도 3 참조), 특히 본 발명에 따르면, 5:1 이상의 고종횡비의 채널 구조를 구현할 수 있다.
다음으로, 상기 금속 시드층 및 상기 전주 도금층을 상기 몰드로부터 분리하여 스탬프를 형성하는 단계(S400)를 수행한다.
상기 S400 단계에서 형성된 스탬프는 양각부와 음각부가 공존하는 구조로, 스탬프의 두께 및 치수가 미세하고 정교하여(~수십 마이크로미터), 초미세유체 레이어의 금형 사출성형을 위한 스탬프로 활용될 수 있다.
도 4의 (a)-(b)는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 스탬프들의 형상을 각각 나타낸 광학현미경 이미지이다.
도 4의 (a)에 도시된 본 발명의 스탬프는 두께가 150 ㎛ 이고, 채널부의 선폭이 30 ㎛ 로 제작된 것으로, 본 발명에 따르면, 스탬프의 채널부의 종횡비(Aspect ratio)를 5:1 으로 미세하게 조절할 수 있다.
또한, 도 4의 (b)에 도시된 본 발명의 스탬프는 두께가 300 ㎛ 이고, 채널부의 선폭이 80 ㎛ 로 제작된 것으로, 도 4의 (a)와 동일하게 스탬프의 채널부의 종횡비(Aspect ratio)를 5:1 으로 조절하여 스탬프를 제작한 예를 나타낸다.
다음으로, 상기 스탬프를 금형에 결합하여 초미세유체 레이어를 사출성형하는 단계(S500)를 수행한다.
상기 S500 단계에서, 스탬프는 금형의 코어(core), 캐비티(cavity) 일부로 적용되어 초미세유체 레이어 사출 공정에 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 사출성형은 폴리스티렌(PS), 폴리 카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌 (PE), 폴리아미드(PA), 폴리옥시메틸렌(POM, 아세탈), 폴리염화 비닐 (PVC), 무정형 폴리올레핀 수지(COC) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 폴리머를 사용하여 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 상기 초미세유체 레이어를 사출성형하는 단계에서 형성된 채널부는 3:1 이상, 바람직하게는 5:1 이상의 높은 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 테두리부(100), 제1 챔버부(210), 제2 챔버부(220) 및 이들을 연결하는 채널부(300)를 구비하는 포토레지스트 패턴이 형성된 초미세 몰드를 금속으로 복제하여 제작된 전주도금 스탬프 기술을 금형 사출 공정에 적용함으로써, 종래의 PDMS 탄성체 소재 기반의 초미세 채널 제작 방법의 한계점을 보완할 수 있으며, 종래의 CNC 금형 가공 기반 초미세 채널 패턴 정밀도 한계, 제작 비용 증가 등의 단점을 극복하고, 고종횡비 구조를 갖는 3차원 초미세 생체조직칩을 대량으로 제조할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 초미세 생체조직칩을 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 초미세 생체조직칩(10)은 테두리부(100a), 제1 챔버부(200a), 제2 챔버부(200b) 및 채널부(300a)를 포함한다.
상기 테두리부(100a)는 폐곡선을 형성하며, 내부에는 서로 이격된 제1 챔버부(200a) 및 제2 챔버부(200b)가 형성된다.
상기 제1 챔버부(200a) 및 제2 챔버부(200b)는 인간 세포, 세포 외 기질 및 세포 배양액 등이 주입될 수 있다.
상기 채널부(300a)는 상기 제1 및 제2 챔버부(200a, 200b) 사이에서 이들을 연결한다. 여기서, 상기 채널부(300a)의 종횡비(Aspect ratio)는 3:1 이상인 것이 바람직하고, 5:1 이상인 것이 보다 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 3차원 초미세 생체조직칩은 폴리스티렌(PS), 폴리 카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌 (PE), 폴리아미드 (PA), 폴리옥시메틸렌 (POM, 아세탈), 폴리염화 비닐 (PVC), 무정형 폴리올레핀 수지(COC) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 폴리머로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 3차원 초미세 생체조직칩은 3차원 생체조직을 구현하는 생체 조직 모사칩으로 활용 가능하고, 동물을 대처한 인체 조직 모델로서 약물 평가를 포함한 다양한 실험에 활용할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 3차원 초미세 생체조직칩 100, 100a: 테두리부
200a, 210: 제1 챔버부 200b, 220: 제2 챔버부
300, 300a: 채널부

Claims (14)

  1. 포토리소그래피 공정을 수행하여 기판 상에 폐곡선을 형성하는 테두리부, 상기 테두리부 내부에 위치하고 서로 이격된 제1 챔버부와 제2 챔버부 그리고 상기 제1 및 제2 챔버부 사이에서 이들을 연결하는 채널부를 구비하는 포토레지스트 패턴을 형성하여 몰드를 제작하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴 상에 금속 시드층을 형성하는 단계;
    상기 금속 시드층 상에 전주 도금층을 형성하는 단계;
    상기 금속 시드층 및 상기 전주 도금층을 상기 몰드로부터 분리하여 스탬프를 형성하는 단계; 및
    상기 스탬프를 금형에 결합하여 초미세유체 레이어를 사출성형하는 단계;를 포함하고,
    상기 초미세유체 레이어를 사출성형하는 단계에서 형성된 채널부는 5:1 이상의 종횡비(aspect ratio)를 가지고,
    상기 전주 도금층은 역펄스 전류를 인가하여 형성되고,
    상기 전주 도금층을 형성하는 단계에서 상기 전주 도금층이 기판에 수직하게 성장되도록, 상기 역펄스 전류의 인가 시에, 정방향 펄스 전류의 전류밀도는 0.02 내지 1.0 A/cm2 이고, 정방향 펄스 전류와 역방향 펄스 전류의 크기 비율은 1:2 내지 1:4 이고, 상기 정방향 펄스 전류의 인가시간은 2 내지 50 msec이고 상기 역방향 펄스 전류의 인가시간은 0.1 내지 10 msec이고, 상기 정방향 펄스 전류의 인가시간과 역방향 펄스 전류의 인가시간의 비율은 5:1 내지 10:1 이며, 상기 펄스 전류는 10 내지 1,000 Hz 의 주파수를 갖도록 제어하고, 상기 전주 도금층의 두께는 100 내지 700 ㎛ 인 것을 특징으로 하는,
    3차원 초미세 생체조직칩 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 시드층은 Cr, Au, Ti, Ta, Pt, Ni, Cu, Al, Co 및 W 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    3차원 초미세 생체조직칩 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 시드층을 형성하는 단계는,
    상기 몰드 상에 패턴이 형성된 쉐도우 마스크를 위치시키는 단계; 및
    상기 쉐도우 마스크의 패턴에 의해 노출된 상기 몰드의 상면에 금속 시드층을 증착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    3차원 초미세 생체조직칩 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전주 도금층은 니켈(Ni), 니켈-텅스텐 합금(Ni-W) 또는 니켈-코발트 합금(Ni-Co)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    3차원 초미세 생체조직칩 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 사출성형은 폴리스티렌(PS), 폴리 카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌 (PE), 폴리아미드(PA), 폴리옥시메틸렌(POM, 아세탈), 폴리염화 비닐 (PVC), 무정형 폴리올레핀 수지(COC) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 폴리머를 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    3차원 초미세 생체조직칩 제조방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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